JPH0733378Y2 - Sodium-sulfur battery - Google Patents
Sodium-sulfur batteryInfo
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- JPH0733378Y2 JPH0733378Y2 JP1988142353U JP14235388U JPH0733378Y2 JP H0733378 Y2 JPH0733378 Y2 JP H0733378Y2 JP 1988142353 U JP1988142353 U JP 1988142353U JP 14235388 U JP14235388 U JP 14235388U JP H0733378 Y2 JPH0733378 Y2 JP H0733378Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案はナトリウム−硫黄電池に係り、さらに詳しく
は、有底円筒状固体電解質との接合強度を大きくするこ
とができ、且つ熱圧接合部材のはみ出しを効果的に防止
することができるナトリウム−硫黄電池に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a sodium-sulfur battery, and more specifically, it can increase the bonding strength with a bottomed cylindrical solid electrolyte and is a thermocompression bonding member. The present invention relates to a sodium-sulfur battery that can effectively prevent squeeze out.
[従来の技術] ナトリウム−硫黄電池は、一方の陰極活物質である溶融
金属ナトリウム、他方には陽極活物質である溶融硫黄を
配し、両者をナトリウムイオンに対して選択的な透過性
を有するベータアルミナ固体電解質で隔離し、300〜350
℃で作動させる高温二次電池である。[Prior Art] A sodium-sulfur battery has molten metal sodium as a cathode active material on one side and molten sulfur as an anode active material on the other side, and both have a selective permeability to sodium ions. Isolate with beta-alumina solid electrolyte, 300-350
It is a high temperature secondary battery operated at ℃.
このようなナトリウム−硫黄電池の構成は、例えば第2
図に示すように、陽極活物質である溶融硫黄Sを含浸し
たカーボンフェルト等の陽極用導電材1を収容する円筒
状の陽極容器2と、該陽極容器2の上端部とアルファア
ルミナ製の絶縁性セラミックスリング3を介して連結さ
れ、且つ溶融金属ナトリウムNaを貯留する陰極金属容器
4と、前記絶縁性セラミックスリング3の内周部に接合
され、且つナトリウムイオンNa+を選択的に透過させる
機能を有する有底円筒状のベータアルミナ固体電解質管
5とからなっている。また、前記陰極金属容器4の上蓋
6の中央部には、陰極金属容器4を通して下方向にベー
タアルミナ固体電解質管5が底部付近まで延びた陰極管
7が貫通支持されている。The structure of such a sodium-sulfur battery is, for example, the second one.
As shown in the figure, a cylindrical anode container 2 containing a conductive material for an anode 1 such as carbon felt impregnated with molten sulfur S as an anode active material, an upper end of the anode container 2 and an insulation made of alpha alumina. With a cathode metal container 4 which is connected through the insulating ceramics ring 3 and stores molten metal sodium Na, and a function of being joined to the inner peripheral portion of the insulating ceramics ring 3 and selectively transmitting sodium ions Na + And a bottomed cylindrical beta-alumina solid electrolyte tube 5 having a bottom. Further, a cathode tube 7 having a beta-alumina solid electrolyte tube 5 extending downward through the cathode metal container 4 to the vicinity of the bottom portion is penetratingly supported in the central portion of the upper lid 6 of the cathode metal container 4.
以上の構成を有するナトリウム−硫黄電池において、放
電時には溶融金属ナトリウムは電子を放出してナトリウ
ムイオンとなり、これがベータアルミナ固体電解質中を
透過して陽極側に移動し、陽極の硫黄と外部回路を通っ
てきた電子と反応して多硫化ナトリウムを生成し、2V程
度の電圧を発生する。一方、充電時には放電とは逆にナ
トリウム及び硫黄の生成反応が起こる。In the sodium-sulfur battery having the above structure, during discharge, molten metal sodium releases an electron to become a sodium ion, which penetrates through the beta-alumina solid electrolyte and moves to the anode side, passing through the sulfur of the anode and an external circuit. It reacts with the incoming electrons to form sodium polysulfide, generating a voltage of about 2V. On the other hand, at the time of charging, the reaction of generating sodium and sulfur occurs contrary to the discharging.
[考案が解決しようとする課題] このようなナトリウム−硫黄電池においては、電池の作
動時(300〜350℃)と停止時(室温)の間で温度変化が
大きいため、有底円筒状固体電解質と絶縁性セラミック
スリングの熱膨張差に起因する接合部の破壊、損傷が起
こり易く、これを防止することが急務となっている。[Problems to be solved by the invention] In such a sodium-sulfur battery, the temperature change is large between when the battery is operating (300 to 350 ° C) and when it is not operating (room temperature). It is urgently necessary to prevent the destruction and damage of the joint portion due to the difference in thermal expansion between the insulating ceramic ring and the insulating ceramic ring.
また、絶縁性セラミックスリングと陰極金属容器との熱
圧接合の際、アルミニウム等の熱圧接合部材のはみ出し
(流出)が生じることがあり、これの防止も重要となっ
ている。即ち、ナトリウム−硫黄電池はこの単電池を集
合してバッテリーを構成するが、バッテリーは容積効率
の観点から単電池を密集させた方が効率的である。単電
池を集合する場合、単電池は、通常マイカシートなどの
絶縁物質を巻き付けた構造として鞘缶金属容器に収納さ
れる。ここで、単電池の収納時、熱圧接合部材のはみ出
しがあると絶縁物質のマイカシートが破損し、鞘缶金属
容器に接触して、陰陽極間の短絡を引き起こす可能性が
生じる。Further, during the thermocompression bonding of the insulating ceramics ring and the cathode metal container, a thermocompression bonding member such as aluminum may sometimes protrude (flow out), and prevention of this is also important. That is, the sodium-sulfur battery is formed by assembling the unit cells to form a battery, but it is more efficient to pack the unit cells together in terms of volume efficiency. In the case of assembling the unit cells, the unit cells are usually housed in a sheath can metal container as a structure in which an insulating material such as mica sheet is wound. Here, if the thermocompression bonding member is squeezed out during storage of the unit cell, the mica sheet of the insulating material may be damaged and may come into contact with the metal container of the sheath can to cause a short circuit between the negative and positive electrodes.
[課題を解決するための手段] そこで、本考案者は上記従来の問題を解決するため、種
々検討の結果、有底円筒状固体電解質に接合する絶縁性
セラミックスリングを特定形状とすることが重要である
ことを見出し、本考案を完成したものである。[Means for Solving the Problems] Therefore, in order to solve the above-mentioned conventional problems, it is important for the present inventor to make an insulating ceramic ring bonded to a bottomed cylindrical solid electrolyte into a specific shape as a result of various studies. That is, the present invention has been completed and the present invention has been completed.
即ち、本考案によれば、溶融硫黄を収容する陽極容器
と、溶融金属ナトリウムを貯留する陰極金属容器とが絶
縁性セラミックスリングを介して連結・絶縁され、該絶
縁性セラミックスリングの内周部に有底円筒状固体電解
質が接合ガラスによって固着接合されるとともに、該絶
縁性セラミックスリングが熱圧接合部材を介して前記陰
極金属容器と熱圧接合されて成るナトリウム−硫黄電池
において、該絶縁性セラミックスリングは前記固体電解
質の底部方向に向って接合する部分が拡大するテーパー
状を形成するとともに、該絶縁性セラミックスリングは
その外周側で前記固体電解質の開口側に、前記熱圧接合
部材のはみ出し防止用の突起部を形成し、かつ該突起部
の上面と前記陰極金属容器とが接触していることを特徴
とするナトリウム−硫黄電池、が提供される。That is, according to the present invention, the anode container containing the molten sulfur and the cathode metal container containing the molten metal sodium are connected and insulated via the insulating ceramic ring, and the inner periphery of the insulating ceramic ring is connected to the insulating ceramic ring. In a sodium-sulfur battery in which a bottomed cylindrical solid electrolyte is fixedly bonded by a bonding glass, and the insulating ceramics ring is thermocompression bonded to the cathode metal container via a thermocompression bonding member, the insulating ceramics The ring forms a taper shape in which a portion to be joined toward the bottom direction of the solid electrolyte expands, and the insulating ceramic ring is on the outer peripheral side to the opening side of the solid electrolyte to prevent the thermocompression bonding member from protruding. Forming a protrusion for use in the sodium hydroxide, and the upper surface of the protrusion is in contact with the cathode metal container. Yellow battery, is provided.
[作用] 本考案のナトリウム−硫黄電池においては、絶縁性セラ
ミックスリングが上記したような特定の形状を有するの
で、ガラス接合時に、ガラスリングを絶縁性セラミック
スリングのテーパー部に設置することにより接合作業の
効率化を図ることができるとともに、接合端部における
接合時の残留応力、および片持ち曲げ強度などの接合強
度を大きくできる。[Operation] In the sodium-sulfur battery of the present invention, since the insulating ceramic ring has the specific shape as described above, when the glass is bonded, the glass ring is installed on the tapered portion of the insulating ceramic ring for bonding work. The efficiency can be improved, and the residual stress at the joining end at the time of joining and the joining strength such as cantilever bending strength can be increased.
また、この絶縁性セラミックスリングはその外周側で固
体電解質の開口側に突起部を設けたので、絶縁性セラミ
ックスリングと陰極金属容器との熱圧接合の際、アルミ
ニウム等接合部材の流出を防止することができる。さら
に、熱圧接合のためのガラス薄層の形成処理工程中の焼
成工程において、絶縁性セラミックスリングの突起部を
利用しての積み重ね焼成が可能となり、焼成工程の効率
化を図ることができる。Further, since the insulating ceramic ring has a protrusion on the outer peripheral side on the opening side of the solid electrolyte, it prevents the outflow of the joining member such as aluminum during the thermocompression bonding of the insulating ceramic ring and the cathode metal container. be able to. Furthermore, in the firing step during the glass thin layer forming treatment step for thermocompression bonding, stack firing can be performed by utilizing the protrusions of the insulating ceramic ring, and the firing step can be made more efficient.
[実施例] 以下、本考案を図示の実施例に基きさらに詳細に説明す
るが、本考案はこれらの実施例に限られるものではな
い。[Embodiment] The present invention will be described below in more detail based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments.
第1図は本考案における絶縁性セラミックスリングと有
底円筒状固体電解質との接合部の一実施例を示す概略図
で、有底円筒状固体電解質10の開口端外周部に絶縁性セ
ラミックスリング11が接合ガラス12により接合されてい
るものである。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a joint between an insulating ceramics ring and a bottomed cylindrical solid electrolyte according to the present invention. An insulating ceramics ring 11 is provided around the open end of the bottomed cylindrical solid electrolyte 10. Are bonded by the bonding glass 12.
そして絶縁性セラミックスリング11は、有底円筒状固体
電解質10への接合部の内、その底部方向側に接合する部
分を角度20°、長さ3mmのテーパー部13として形成して
いる。The insulating ceramics ring 11 is formed with a tapered portion 13 having an angle of 20 ° and a length of 3 mm at a portion to be joined to the bottom side of the joined portion to the bottomed cylindrical solid electrolyte 10.
このような特定形状の絶縁性セラミックスリング11を接
合することにより、接合端部における接合時残留応力お
よび片持ち曲げ強度などの接合強度を大きくでき、接合
部破壊を防止することができる。By bonding the insulating ceramics ring 11 having such a specific shape, the bonding strength such as the residual stress during bonding and the cantilever bending strength at the bonding end can be increased, and the damage of the bonding part can be prevented.
また、14は絶縁性セラミックスリング11の外周側で有底
円筒状固体電解質10の開口方向に形成された突起部を示
しており、絶縁性セラミックスリング11と陰極金属容器
との熱圧接合時、アルミニウム等接合部材の流出を防止
する。Further, 14 indicates a protrusion formed on the outer peripheral side of the insulating ceramics ring 11 in the opening direction of the bottomed cylindrical solid electrolyte 10, and at the time of thermocompression bonding between the insulating ceramics ring 11 and the cathode metal container, Prevents the outflow of joining members such as aluminum.
次に、接合ガラス12としては、絶縁性セラミックスリン
グ11及び固体電解質10よりその熱膨張係数が小さいもの
を用いることが好ましく、例えば、ホウ珪酸系ガラスな
どが好ましく適用される。Next, as the bonding glass 12, one having a smaller thermal expansion coefficient than the insulating ceramics ring 11 and the solid electrolyte 10 is preferably used, and for example, borosilicate glass or the like is preferably applied.
また、接合ガラスの転移温度は、絶縁性セラミックスリ
ング11と固体電解質10との安定接合の観点から、550〜6
00℃であることが好ましい。The transition temperature of the bonding glass is 550 to 6 from the viewpoint of stable bonding between the insulating ceramic ring 11 and the solid electrolyte 10.
It is preferably 00 ° C.
なお、固体電解質10としてはナトリウムイオン導電性の
もので、β−アルミナ、β″−アルミナなどのベータア
ルミナからなるものが用いられ、絶縁性セラミックスリ
ング11としては絶縁性を有するアルファアルミナの他、
スピネル、ジルコニアなども用いることができる。The solid electrolyte 10 is a sodium ion conductive one, and β-alumina, β ″ -alumina or other beta-alumina is used, and the insulating ceramics ring 11 has an insulating alpha alumina,
Spinel and zirconia can also be used.
絶縁性セラミックスリング11と固体電解質10の接合は、
接合ガラスリングを接合部に装入するか、又はガラスペ
ーストを接合部に塗布し、約1000℃で15分間程度の時
間、加熱することにより行なわれる。The insulating ceramics ring 11 and the solid electrolyte 10 are joined by
It is carried out by charging a bonding glass ring into the bonding portion or applying a glass paste to the bonding portion and heating the glass paste at about 1000 ° C. for about 15 minutes.
第2図は本考案の絶縁性セラミックスリングを用いた積
み重ね焼成を示す概略図で、半径方向幅6mm、長さ11mm
の絶縁性セラミックスリング11に熱圧接合用のグレージ
ングガラス15が塗布され、炉内で焼成されている状態を
示している。FIG. 2 is a schematic view showing stacking and firing using the insulating ceramic ring of the present invention, the radial width is 6 mm and the length is 11 mm.
The glazing glass 15 for thermocompression bonding is applied to the insulating ceramic ring 11 and is baked in a furnace.
絶縁性セラミックスリング11の幅1.15mm、高さ0.75mmを
有する突起部14個の平面にゾルーゲル法により約10〜20
mgグレージングガラスを塗布しガラス被膜15を形成す
る。焼成台16の上にテーパー部13を下向きに置き、5〜
10個の絶縁性セラミックスリング11を積み重ね、炉内に
セットし、900〜1000℃で約1時間焼成する。Approximately 10 ~ 20 by sol-gel method on the plane of 14 protrusions with a width of 1.15mm and a height of 0.75mm of the insulating ceramic ring 11.
A glass coating 15 is formed by applying mg glazing glass. Place the taper portion 13 downward on the firing table 16 and
Ten insulating ceramic rings 11 are stacked, set in a furnace, and fired at 900 to 1000 ° C. for about 1 hour.
このように絶縁性セラミックスリング11を突起部14を利
用して重ね焼きすることにより、グレージングガラスの
焼成工程の効率化を図ることができる。In this way, by firing the insulating ceramics ring 11 by stacking it using the protrusions 14, it is possible to improve the efficiency of the firing process of the glazing glass.
第3図は本考案における絶縁性セラミックスリングと固
体電解質および陰極金属容器との接合部の一実施例を示
す概略図で、半径方向幅7mm、長さ15mmの絶縁性セラミ
ックスリング11の、幅1.5mm、高さ01.5mmを有する突起
部14側のグレージングガラス15面上に熱圧接合部材17、
陰極金属容器18を設置し、ホットプレス中で600℃、7.5
KNの条件にて熱圧接合する。FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of the joint between the insulating ceramic ring and the solid electrolyte and the cathode metal container according to the present invention. The width of the insulating ceramic ring 11 having a radial width of 7 mm and a length of 15 mm is 1.5 mm. mm, a thermocompression bonding member 17, on the surface of the glazing glass 15 on the side of the protrusion 14 having a height of 01.5 mm,
Install the cathode metal container 18, 600 ° C in a hot press, 7.5
Thermocompression bonding is performed under KN conditions.
この場合、突起部14は、絶縁性セラミックスリング11と
陰極金属容器18との熱圧接合時、アルミニウム等の熱圧
接合部材17の流出を防止する効果を有している。In this case, the projecting portion 14 has an effect of preventing the outflow of the thermocompression bonding member 17 such as aluminum when the insulation ceramic ring 11 and the cathode metal container 18 are thermocompression bonded.
[考案の効果] 以上説明したように、本考案のナトリウム−硫黄電池
は、絶縁性セラミックスリングが特定の形状を有するの
で、有底円筒状固体電解質との接合端部における接合時
残留応力、および片持ち曲げ強度などの接合強度を大き
くできるという利点がある。また、陰極金属容器との熱
圧接合の際、アルミニウム等接合部材の流出を防止する
ことができる。[Effects of the Invention] As described above, in the sodium-sulfur battery of the present invention, since the insulating ceramic ring has a specific shape, residual stress during bonding at the bonding end portion with the bottomed cylindrical solid electrolyte, and There is an advantage that the joining strength such as the cantilever bending strength can be increased. Further, it is possible to prevent the joining member such as aluminum from flowing out during the thermocompression bonding with the cathode metal container.
第1図は本考案における絶縁性セラミックスリングと有
底円筒状固体電解質との接合部の一実施例を示す概略
図、第2図は本考案の絶縁性セラミックスリングを用い
た積み重ね焼成を示す概略図、第3図は本考案における
絶縁性セラミックスリングと固体電解質および陰極金属
容器との接合部の一実施例を示す概略図、第4図はナト
リウム−硫黄電池の構成を示す概略説明図である。 10……有底円筒状固体電解質、11……絶縁性セラミック
スリング、12……接合ガラス、13……テーパー部、14…
…突起部、15……グレージングガラス、16……焼成台、
17……熱圧接合部材、18……陰極金属容器。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a joint between an insulating ceramics ring and a bottomed cylindrical solid electrolyte in the present invention, and FIG. 2 is a schematic showing stacking firing using the insulating ceramics ring in the present invention. FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of a joint portion of an insulating ceramic ring with a solid electrolyte and a cathode metal container according to the present invention, and FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a structure of a sodium-sulfur battery. . 10 …… Cylindrical solid electrolyte with bottom, 11 …… Insulating ceramic ring, 12 …… Bonding glass, 13 …… Taper part, 14…
… Protrusions, 15 …… Glazing glass, 16 …… Firing stand,
17 ... Thermo-compression bonding member, 18 ... Cathode metal container.
Claims (1)
ナトリウムを貯留する陰極金属容器とが絶縁性セラミッ
クスリングを介して連結・絶縁され、該絶縁性セラミッ
クスリングの内周部に有底円筒状固体電解質が接合ガラ
スによって固着接合されるとともに、該絶縁性セラミッ
クスリングが熱圧接合部材を介して前記陰極金属容器と
熱圧接合されて成るナトリウム−硫黄電池において、該
絶縁性セラミックスリングは前記固体電解質の底部方向
に向って接合する部分が拡大するテーパー状を形成する
とともに、該絶縁性セラミックスリングはその外周側で
前記固体電解質の開口側に、前記熱圧接合部材のはみ出
し防止用の突起部を形成し、かつ該突起部の上面と前記
陰極金属容器とが接触していることを特徴とするナトリ
ウム−硫黄電池。1. An anode container for containing molten sulfur and a cathode metal container for storing molten metal sodium are connected and insulated via an insulating ceramic ring, and a bottomed cylinder is provided on the inner peripheral portion of the insulating ceramic ring. In a sodium-sulfur battery, in which the solid electrolyte is fixedly bonded by a bonding glass, and the insulating ceramics ring is thermocompression bonded to the cathode metal container via a thermocompression bonding member. A protrusion is formed on the outer periphery of the insulating ceramic ring on the opening side of the solid electrolyte to prevent protrusion of the thermocompression bonding member, while forming a taper shape in which the portion of the solid electrolyte that is bonded toward the bottom direction expands. And a cathode metal container is in contact with the upper surface of the protrusion, the sodium-sulfur battery.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1988142353U JPH0733378Y2 (en) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | Sodium-sulfur battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1988142353U JPH0733378Y2 (en) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | Sodium-sulfur battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0262662U JPH0262662U (en) | 1990-05-10 |
JPH0733378Y2 true JPH0733378Y2 (en) | 1995-07-31 |
Family
ID=31408225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1988142353U Expired - Lifetime JPH0733378Y2 (en) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | Sodium-sulfur battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0733378Y2 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6249866U (en) * | 1985-09-18 | 1987-03-27 | ||
JPS62295368A (en) * | 1986-06-13 | 1987-12-22 | Yuasa Battery Co Ltd | Sodium-sulphur cell and its manufacture |
-
1988
- 1988-10-31 JP JP1988142353U patent/JPH0733378Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0262662U (en) | 1990-05-10 |
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